JP2550286B2 - Method for forming contact hole for metal wiring in semiconductor device - Google Patents
Method for forming contact hole for metal wiring in semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置における金属
配線用のコンタクトホールの形成方法に係り、特に、接
触面におけるバリアメタルの保全性の改善を可能にする
方法に関する。The present invention relates relates to a method for forming a contact hole for the metal wiring in semiconductor devices, in particular, contact
It relates to a method enabling an improved integrity of the barrier metal on the tactile surface .
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の金属配線形成の従来の方法
では、接触面に堆積さるべきバリアメタルのスパッタリ
ングプロセスにおけるコンタクトホールのシャドウ効果
によって、コンタクトホールのアスペクト比が増大する
ので、段差被覆性及びバリアメタルの保全性が低下して
しまう。2. Description of the Related Art In the conventional method for forming metal wiring of a semiconductor device, the shadow effect of the contact hole in the sputtering process of the barrier metal to be deposited on the contact surface increases the aspect ratio of the contact hole. The integrity of the barrier metal is reduced.
【0003】図3に半導体装置の金属配線形成の従来の
方法を説明するための半導体の部分断面図を示す。ま
ず、図の(A)に示したように、シリコン基体11上に、ゲ
ート酸化シリコン膜12、ゲート用のポリシリコン膜13及
びキャップゲート酸化シリコン膜14を順次堆積させる。
次に、図の(B)に示すように、キャップゲート酸化シリ
コン14、ポリシリコン膜13、ゲート酸化シリコン膜12を
ホトリソグラフィ法によってエッチングして、ゲート1
3'を形成し、シリコン基体11の一部を露出させ、該露出
部にイオン注入を行い、加熱処理を施すことによってソ
ース/ドレイン接合を形成させる。次いで、図の(C)に示
すように、表面、すなわちキャップゲート酸化シリコン
層14のゲート13'の側面、及びソース/ドレイン接合上に
酸化シリコン層を堆積させる。FIG. 3 is a partial sectional view of a semiconductor for explaining a conventional method for forming metal wiring of a semiconductor device. First, as shown in FIG. 1A, a gate silicon oxide film 12, a gate polysilicon film 13 and a cap gate silicon oxide film 14 are sequentially deposited on a silicon substrate 11.
Next, as shown in FIG. 2B, the cap gate silicon oxide 14, the polysilicon film 13, and the gate silicon oxide film 12 are etched by photolithography to form the gate 1
3'is formed, a part of the silicon substrate 11 is exposed, ions are implanted into the exposed portion, and heat treatment is performed to form a source / drain junction. Then, as shown in FIG. 3C, the surface, that is, the cap gate silicon oxide.
A silicon oxide layer is deposited on the side of the gate 13 'of layer 14 and on the source / drain junction.
【0004】次いで、ゲート13'の側面に側壁スペーサ
を形成し、酸化シリコン膜16を異方的にエッチングする
ことによってキャップゲート酸化シリコン14を形成す
る。図には示していないが、側壁スペーサ16を形成した
後にビット配線及びキャパシタを形成すると、回路部と
セル部との間に高さ1μm以上の起伏が生じる。従っ
て、5000Å以上の BPSG 17 あるいは 03‐USG(ozone‐u
ndoped silicate glass:オゾンをドープしていないシリ
ケートガラス)を堆積させ、起伏を除去するための平坦
化を行うことによって、ホトリソグラフィ用の焦点深度
を確保する。Next, a sidewall spacer is formed on the side surface of the gate 13 ', and the silicon oxide film 16 is anisotropically etched to form a cap gate silicon oxide 14. Although not shown in the figure, when the bit line and the capacitor are formed after forming the sidewall spacer 16, undulations having a height of 1 μm or more occur between the circuit portion and the cell portion. Therefore, BPSG 17 or 03‐USG (ozone‐u
n-doped silicate glass: a silicate glass that is not doped with ozone) is deposited and planarization is performed to remove undulations, thereby ensuring the depth of focus for photolithography.
【0005】次に、図の(D)に示すように、回路部上
に、1μm以上の厚さで絶縁膜17を形成する。Next, as shown in FIG. 3D, an insulating film 17 is formed on the circuit portion to a thickness of 1 μm or more.
【0006】次に、図の(E)に示すように、ソース/ドレ
イン上に、ホトリソグラフィによって、コンタクトホー
ルを開口する。ここで、コンタクトホールの直径が0.5
μm以下の場合には、コンタクトホール18のアスペクト
比は2以上となる。[0006] Next, as shown in (E) of FIG, on the source / drain, by photolithography, the contact hole. Where the diameter of the contact hole is 0.5
When the thickness is less than μm, the aspect ratio of the contact hole 18 becomes 2 or more.
【0007】次に、図の(F)に示すように、スパッタリ
ング法によって、コンタクトホール18中及び絶縁膜17上
にバリアメタル19を形成する。ここで、バリアメタルと
しては、Ti、TiN、TiW、MoSi2等の何れか一つが用いら
れる。Next, as shown in FIG. 1F, a barrier metal 19 is formed in the contact hole 18 and on the insulating film 17 by the sputtering method. Here, as the barrier metal, any one of Ti, TiN, TiW, MoSi 2 and the like is used.
【0008】コンタクトホールのアスペクト比が2以上
の場合には、ソース/ドレイン15上へのバリアメタル19
の段差被覆性は、コンタクトホール18のシャドウ効果に
よって低下し、コンタクトホールの隅部分19'でのバリ
アメタルの保全性が低くなる。ある場合には、バリアメ
タルが角部にスパッタせず、次の工程で形成される金属
がシリコン表面に直接接することとなる。When the aspect ratio of the contact hole is 2 or more, the barrier metal 19 on the source / drain 15 is formed.
The step coverage of is reduced by the shadow effect of the contact hole 18, and the integrity of the barrier metal at the corner portion 19 'of the contact hole is reduced. In some cases, the barrier metal does not sputter on the corners, and the metal formed in the next step is in direct contact with the silicon surface.
【0009】ソース/ドレイン15のシリコン及び金属配
線(図示せず。例えば Al)の金属がバリアメタルが堆積
されていないソース/ドレイン15の外辺で直接接触する
ために、スパイキング現象が生じ、接続特性が悪くなる
結果となる。Since the silicon of the source / drain 15 and the metal of the metal wiring (not shown, for example, Al) are in direct contact with the outer periphery of the source / drain 15 where the barrier metal is not deposited, a spiking phenomenon occurs, This results in poor connection characteristics.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来技
術の問題点を解決するために、本発明では、アスペクト
比が2以上でも、コンタクトホールの最底部でのバリア
メタルの保全性を改善して、金属配線の接触特性を改善
する。In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention improves the maintainability of the barrier metal at the bottom of the contact hole even when the aspect ratio is 2 or more. Improve the contact characteristics of the metal wiring.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、コンタ
クトホールを通して金属配線を半導体基板に接続するコ
ンタクトホールの形成方法で、下記工程を含む方法を提
供することにある:半導体基板上に、金属配線に接続す
べき接触面を形成する工程;該接触面上に、側面を導電
層から絶縁した小穴を形成する工程;上記小穴の底面及
び側面にバリアメタル接触部を形成する工程;半導体基
板の全表面に絶縁膜を形成する工程;バリアメタル接触
部上の絶縁膜の所定部分を除去することによってコンタ
クトホールを形成する工程。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of forming a contact hole for connecting metal wiring to a semiconductor substrate through the contact hole, the method including the following steps: A step of forming a contact surface to be connected to a metal wiring; a step of forming a small hole having a side surface insulated from a conductive layer on the contact surface; a step of forming a barrier metal contact portion on the bottom surface and the side surface of the small hole; a semiconductor substrate A step of forming an insulating film on the entire surface of the step; a step of forming a contact hole by removing a predetermined part of the insulating film on the barrier metal contact portion.
【0012】本発明の他の目的は、コンタクトホールを
通して金属配線を半導体基板に接続するコンタクトホー
ルの形成方法で、下記工程を含む方法を提供することに
ある:半導体基板上に、ゲート酸化シリコン膜、ゲート
用のポリシリコン膜、キャップゲート酸化シリコン膜を
順次堆積する工程;ゲート電極パターンを作成するため
にキャップゲート酸化シリコン膜、ポリシリコン膜、ゲ
ート酸化シリコン膜をエッチングし、ホトリソグラフィ
法によって半導体基板の所定部分を露出させる工程;半
導体基板の露出部分にイオン注入及び熱拡散によってソ
ース/ドレイン接合を形成する工程;表面に酸化シリコ
ン膜を堆積し、エッチングバックして、ゲート及びキャ
ップゲート酸化シリコンの側面に側壁スペーサを形成す
る工程;キャップゲート酸化シリコン膜上側壁スペーサ
の側面及びソース/ドレイン接合上にバリアメタル膜を
堆積する工程;バリアメタル膜上に第1の絶縁膜を堆積
する工程;ホトリソグラフィ法によって、第1の絶縁膜
とともに、接触面を十分に被覆するバリアメタル保護膜
を形成する工程;バリアメタル保護膜をマスクとしてバ
リアメタル膜をエッチングして、バリアメタル接触部を
形成する工程;キャップゲート酸化シリコン、側壁スペ
ーサ、バリアメタル上の酸化シリコンに対してエッチン
グ選択性を有する表面上に第2の絶縁膜を堆積する工
程;シリコン基板上にセル形成のプロセスを施す工程;
表面上に第3の絶縁膜を形成する工程;第3、第2、第
1の絶縁膜をエッチングすることによって、バリアメタ
ル接触部上にコンタクトホールを形成する工程。Another object of the present invention is to provide a method of forming a contact hole for connecting a metal wiring to a semiconductor substrate through the contact hole, the method including the following steps: a gate silicon oxide film on a semiconductor substrate. , a polysilicon film for a gate, a step of sequentially depositing a cap gate silicon oxide film; and etching the cap gate silicon oxide film, a polysilicon film, the gate silicon oxide film in order to create a gate electrode pattern, the semiconductor by photolithography Exposing a predetermined portion of the substrate; forming a source / drain junction in the exposed portion of the semiconductor substrate by ion implantation and thermal diffusion; depositing a silicon oxide film on the surface, etching back, and gate and cap gate silicon oxide Of forming side wall spacers on the side surface of the cap; Step of depositing a first insulating film on the barrier metal film; over preparative depositing a barrier metal film on the side surfaces and the source / drain junctions on the silicon oxide film on a sidewall spacer process by photolithography, the first insulating film And a step of forming a barrier metal protective film that sufficiently covers the contact surface; a step of etching the barrier metal film using the barrier metal protective film as a mask to form a barrier metal contact portion; cap gate silicon oxide A step of depositing a second insulating film on a surface having etching selectivity with respect to silicon oxide on a sidewall spacer and a barrier metal; a step of forming a cell on a silicon substrate;
A step of forming a third insulating film on the surface; a step of forming a contact hole on the barrier metal contact portion by etching the third, second and first insulating films .
【0013】本発明の第3の目的は、半導体装置の金属
配線へのコンタクトホールを形成する方法で、下記工程
からなる方法を提供することにある:半導体基板上にゲ
ート酸化シリコン、ポリシリコン、キャップゲート酸化
シリコンを順次堆積する工程;キャップゲート酸化シリ
コン、ポリシリコン、ゲート酸化シリコンをエッチング
することによってゲートを形成し、半導体基板の所定部
分を露出させる工程;イオン注入及び熱拡散によって半
導体基板の露出部分に接触面を形成する工程;接触面上
に第1の絶縁膜を堆積し、エッチンバックすることによ
って、二つのゲート電極間を絶縁物側壁で絶縁した小穴
を形成する工程;該小穴内にバリアメタル接触部を形成
する工程;基板上にビットライン及びキャパシタを形成
する工程;シリコン基板上に第2の絶縁膜を形成する工
程;コンタクトホールを通して金属配線を接触面に接続
するコンタクトホールを形成する工程。A third object of the present invention is to provide a method of forming a contact hole to a metal wiring of a semiconductor device, the method comprising the steps of: gate silicon oxide, polysilicon on a semiconductor substrate; Step of sequentially depositing cap gate silicon oxide; step of forming a gate by etching cap gate silicon oxide, polysilicon, gate silicon oxide to expose a predetermined portion of the semiconductor substrate; ion implantation and thermal diffusion of the semiconductor substrate A step of forming a contact surface on the exposed part; a step of depositing a first insulating film on the contact surface and etching back to form a small hole in which two gate electrodes are insulated by an insulator side wall; Forming a barrier metal contact on the substrate; forming a bit line and a capacitor on the substrate; silicon Forming a contact hole for connecting metal wires to the contact surface through the contact hole; forming a second insulating film on the substrate.
【0014】本発明のもう一つの目的は、下記からな
る、金属配線を半導体基板に接続するためのコンタクト
ホール構造を有する半導体装置を提供することにある:
“U”形状のバリアメタル接触部で、その底面が半導体
基板の接触面と接触し、接触部を除いて周囲から絶縁さ
れている接触部;“U”形バリアメタル接触部の上端か
ら絶縁膜の表面までコンタクトホールを囲む絶縁膜。こ
こで、バリアメタルの底面は接触面の表面よりも大きく
する。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a contact hole structure for connecting metal wiring to a semiconductor substrate, which comprises:
"U" shaped barrier metal contact part whose bottom surface contacts the contact surface of the semiconductor substrate and is insulated from the surroundings except the contact part; insulating film from the upper end of the "U" shaped barrier metal contact part An insulating film that surrounds the contact hole up to the surface of. Here, the bottom surface of the barrier metal is made larger than the surface of the contact surface.
【0015】[0015]
【実施例】図1は、本発明による半導体装置の金属配線
の形成方法、特に、コンタクトホール及びバリアメタル
接触部の形成方法を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a method of forming a metal wiring of a semiconductor device according to the present invention, particularly a method of forming a contact hole and a barrier metal contact portion.
【0016】まず、図の(A)に示すように、シリコン基
板21上にゲート酸化シリコン膜22、ゲート電極用のポリ
シリコン23及びキャップゲート酸化シリコン膜24を順次
堆積させる。次に、図の(B)に示すように、キャップゲ
ート酸化シリコン膜24、ポリシリコン膜23及びゲート酸
化シリコン膜22をホトリソグラフィ法によってエッチン
グして、ゲート23'パターンを作成する。次に、イオン
注入及び熱拡散によって、シリコン基板21の露出面にソ
ース/ドレイン接合25を形成する。First, as shown in FIG. 1A, a gate silicon oxide film 22, a gate electrode polysilicon 23, and a cap gate silicon oxide film 24 are sequentially deposited on a silicon substrate 21. Next, as shown in FIG. 3B, the cap gate silicon oxide film 24, the polysilicon film 23, and the gate silicon oxide film 22 are etched by photolithography to form a gate 23 'pattern. Next, the source / drain junction 25 is formed on the exposed surface of the silicon substrate 21 by ion implantation and thermal diffusion.
【0017】次いで、図の(C)に示すように、表面上
に、すなわち、キャップゲート酸化シリコン膜24上のゲ
ート23'の側面及びソースドレイン接合25上に、酸化シ
リコン膜26を堆積させる。次いで、酸化シリコン膜26を
堆積し、異方的にエッチングバックすることによって、
ゲート23'及びキャップゲート酸化シリコン24の側面
に、ゲート23'を絶縁するための側壁スペーサ26を形成
して下記3平面、すなわちソース/ドレインの表面及び
側壁スペーサの2表面、から構成される小穴 G を形成
する。Next, as shown in FIG. 3C, a silicon oxide film 26 is deposited on the surface, that is, on the side surface of the gate 23 'on the cap gate silicon oxide film 24 and on the source / drain junction 25. Then, by depositing the silicon oxide film 26 and anisotropically etching back,
A side wall spacer 26 for insulating the gate 23 'is formed on the side surface of the gate 23' and the cap gate silicon oxide 24, and a small hole composed of the following three planes, that is, the surface of the source / drain and two surfaces of the side wall spacer. Form G.
【0018】次いで、図の(D)に示すように、全表面
上、すなわちキャップゲート酸化シリコン24上側壁スペ
ーサの側面上、ソース/ドレイン接合25上すなわち小穴
G 領域の内面上に、スパッタリング法によってバリアメ
タル膜29を堆積させる。ここで、バリアメタル29として
は、Ti、TiN、TiW 及び MoSi2の中の何れか一つを使用
する。アスペクト比が1に等しいか1よりも小さいこと
によってシャドウ効果が小さくなり、バリアメタル29は
小穴 G の内面まで十分に堆積できるので、バリアタル
の保全性が改善される。なお、バリアメタルの代りにケ
イ化物を用いることができる。Then, as shown in FIG. 3D, on the entire surface, that is, on the side surface of the cap gate silicon oxide 24 upper sidewall spacer, on the source / drain junction 25, that is, in the small hole.
A barrier metal film 29 is deposited on the inner surface of the G region by the sputtering method. Here, as the barrier metal 29, any one of Ti, TiN, TiW, and MoSi 2 is used. The aspect ratio equal to or smaller than 1 reduces the shadow effect, and the barrier metal 29 can be sufficiently deposited even on the inner surface of the small hole G, thus improving the integrity of the barrier metal. Note that a silicide can be used instead of the barrier metal.
【0019】次に、図2の(A)に示すように、バリアメ
タル膜29上に窒化シリコンからなる絶縁膜210(第1の絶
縁膜)を堆積する。Next, as shown in FIG. 2A, an insulating film 210 (first insulating film ) made of silicon nitride is deposited on the barrier metal film 29.
【0020】次に、第1の絶縁膜210上にホトレジスト
を被覆し、第1の絶縁膜210をエッチングするためのマ
スクとして使用するホトレジストパターン211を露出及
び現像によって形成する。ここで、基線がソース/ドレ
イン接合25の長さよりも若干長いホトレジストパターン
211を、バリアメタル29の底面を通してソース/ドレイン
接合の表面を見ることによって描かれる重畳面上に形成
する。ここで、上記基線は小穴の方向に平行である。Next, a photoresist is coated on the first insulating film 210, and a photoresist pattern 211 used as a mask for etching the first insulating film 210 is formed by exposure and development. Where the baseline is slightly longer than the length of the source / drain junction 25 photoresist pattern
211 is formed on the overlapping surface that is depicted by looking at the surface of the source / drain junction through the bottom surface of the barrier metal 29. Here, the base line is parallel to the direction of the eyelet.
【0021】次に、図の(B)に示すように、ホトレジス
トパターン211をエッチングマスクとして第1の絶縁膜2
10を異方的にエッチングして、エッチングマスクとして
用いらるべき第1の絶縁膜210のバリアメタルプロテク
タ210'を形成する。続いて、ホトレジストパターン211
を除去する。Next, as shown in FIG. 1B, the first insulating film 2 is formed using the photoresist pattern 211 as an etching mask.
Anisotropically etch 10 to form a barrier metal protector 210 'of the first insulating film 210 to be used as an etching mask. Then, the photoresist pattern 211
Is removed.
【0022】次に、図の(C)に示すように、第1の絶縁
膜210のバリアメタルプロテクタ210'をマスクとし、キ
ャップゲート酸化シリコン24をエッチング停止層として
用いてバリアメタル膜29を異方的にエッチングスること
によって接触面(ソース/ドレイン領域25)をカバーする
バリアメタル接触部29'を形成する。Next, as shown in FIG. 3C, the first insulation
The contact surface (source / drain region 25) is covered by anisotropically etching the barrier metal film 29 using the barrier metal protector 210 ′ of the film 210 as a mask and the cap gate silicon oxide 24 as an etching stop layer. Form a barrier metal contact 29 '.
【0023】次に、バリアメタル29のバリアメタル接触
部29'を、小穴の内側すなわちソース/ドレイン接合25上
及びスペーサ26の側面に配置する。ここで、バリアメタ
ル接触部29'の底部はソース/ドレイン接合25の表面を極
めて大きくカバーすることになるが、側壁スペーサ26に
よって保護される。Next, the barrier metal contact portion 29 'of the barrier metal 29 is arranged inside the small hole, that is, on the source / drain junction 25 and on the side surface of the spacer 26. Here, the bottom of the barrier metal contact 29 ′ covers the surface of the source / drain junction 25 very large, but is protected by the sidewall spacer 26.
【0024】従って、ソース/ドレイン接合25上の過剰
の被覆によって、バリアメタル接触部が金属配線からシ
リコンを隔離するので、金属配線と半導体接触部(これ
は後工程で形成される)との間の接触が“スパイキン
グ”現象から保護される。Thus, the overcoating on the source / drain junction 25 causes the barrier metal contact to isolate the silicon from the metal interconnect, so that between the metal interconnect and the semiconductor contact (which will be formed in a later step). Contact is protected from the "spiking" phenomenon.
【0025】別の方法では、バリアメタル29のバリアメ
タル接触部29'は、第1の絶縁膜210とバリアメタル29を
同時にエッチングすることによって形成することもでき
る。Alternatively, the barrier metal contact portion 29 'of the barrier metal 29 can be formed by simultaneously etching the first insulating film 210 and the barrier metal 29.
【0026】図の(D)に示すように、キャップゲート酸
化シリコン24、側壁スペーサ26、バリアメタル接触部2
9'上及び第1の絶縁膜210上及び側面に第2の絶縁膜212
を堆積させる。第2の絶縁膜212の材料としては、窒化
シリコンあるいはポリイミドのようなエッチング選択性
を有する材料を用いる。As shown in FIG. 3D, the cap gate silicon oxide 24, the side wall spacer 26, the barrier metal contact portion 2 are formed.
The second insulating film 212 is formed on the 9 ′ and the first insulating film 210 and on the side surface.
Deposit. As the material of the second insulating film 212, a material having etching selectivity such as silicon nitride or polyimide is used.
【0027】次いで、図の(E)に示すように、一般的な
セル作成工程を施した後に第2の絶縁膜212上に第3の
絶縁膜27を形成する。ここで、上記の一般的なセル作成
工程には、ビットラインの形成、キャパシタの作成、絶
縁膜の平坦化が含まれる。Next, as shown in FIG. 3E, a third cell insulation film 27 is formed on the second cell insulation film 212 after a general cell forming process is performed. Here, the general cell forming process includes forming a bit line, forming a capacitor, and planarizing an insulating film.
【0028】次いで、図の(F)に示すように、第3の絶
縁膜27を第2の絶縁膜が露出するまで異方的にエッチン
グし、バリアメタル接触部29'をエッチング停止層とし
て第2の絶縁膜212及び第1の絶縁膜210をエッチングす
ることによって、ソース/ドレイン接合25のバリアメタ
ル接触部29'の底面内に含まれる接触面上にコンタクト
ホール28を形成する。第1の絶縁膜のエッチングは湿式
エッチングで行うことが好ましい。Next, as shown in (F) of the figure, the third insulating film 27 is anisotropically etched until the second insulating film is exposed, and the barrier metal contact portion 29 'is used as an etching stop layer. By etching the second insulating film 212 and the first insulating film 210, the contact hole 28 is formed on the contact surface included in the bottom surface of the barrier metal contact portion 29 ′ of the source / drain junction 25. The etching of the first insulating film is preferably wet etching.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明により、
アスペクト比が2以上となっても、接触面にバリアメタ
ルを形成し、コンタクトホールの最底部でのバリアメタ
ルの保全性を改善することによって、金属配線とソース
/ドレイン接合との間の接触面でのバリアメタルの保全
性の不安定性を防ぐことができ、金属配線の接触特性及
び半導体装置の信頼性を得ることができる。As described above, according to the present invention,
Even if the aspect ratio is 2 or more, by forming a barrier metal on the contact surface and improving the integrity of the barrier metal at the bottom of the contact hole, the metal wiring and the source can be improved.
It is possible to prevent instability of the integrity of the barrier metal on the contact surface between the / drain junction and the contact characteristics of the metal wiring and the reliability of the semiconductor device.
【図1】本発明による半導体装置金属配線形成方法を説
明するための半導体装置の部分断面図。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device for explaining a method for forming metal wiring of a semiconductor device according to the present invention.
【図2】本発明による半導体装置金属配線形成方法を説
明するための半導体装置の部分断面図(図1に続くも
の)。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device (following FIG. 1) for explaining a method for forming metal wiring of a semiconductor device according to the present invention.
【図3】半導体装置の金属配線用のコンタクトホール形
成の従来技術の方法を説明するための半導体装置の部分
断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device for explaining a conventional method of forming a contact hole for metal wiring of the semiconductor device.
11、21…半導体基板、12、22…ゲート酸化膜、13、23、
13'…ゲートポリシリコン、14、24…ギャップ酸化膜、1
5、25…接合部、16、26…側壁酸化膜、17、27…絶縁
膜、18、28…コンタクトホール、19、29…バリアメタ
ル、210…第1絶縁膜、19'…欠点部位、211…ホトレジ
スト、212…第2絶縁膜。11, 21 ... Semiconductor substrate, 12, 22 ... Gate oxide film , 13, 23,
13 '... Gate polysilicon, 14, 24 ... Gap oxide film , 1
5, 25 ... Junction, 16, 26 ... Sidewall oxide film , 17, 27 ... Insulation
Film, 18, 28 ... contact hole 19, 29 ... barrier metal, 210 ... first insulation layer, 19 '... defective portion, 211 ... photoresist, 212 ... second insulating film.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−352356(JP,A) 特開 平1−39749(JP,A) 特開 平4−256358(JP,A) 特開 平3−1559(JP,A) 特開 平4−264720(JP,A) 特開 平1−175245(JP,A) 特開 平4−134858(JP,A)Continuation of front page (56) Reference JP-A-4-352356 (JP, A) JP-A-1-39749 (JP, A) JP-A-4-256358 (JP, A) JP-A-3-1559 (JP , A) JP-A-4-264720 (JP, A) JP-A-1-175245 (JP, A) JP-A-4-134858 (JP, A)
Claims (11)
トホールの形成方法。Method of forming towhole. (イ)半導体基板上に第1絶縁膜、ポリシリコン膜、キャ(A) A first insulating film, a polysilicon film, a capacitor on the semiconductor substrate.
ップゲート酸化膜を順次積層する工程、Step of sequentially stacking a gate oxide film, (ロ)第1接触部を形成するため、第1絶縁膜、ポリシリ(B) To form the first contact portion, the first insulating film and the polysilicon
コン膜、キャップゲート酸化膜を選択的にエッチングすSelective etching of con-film and cap gate oxide film
る工程、Process, (ハ)第1接触部側面に絶縁膜側壁を形成する工程、(C) A step of forming an insulating film side wall on the side surface of the first contact portion, (ニ)キャップゲート酸化膜と第1接触部上にバリアメタ(D) A barrier metal is formed on the cap gate oxide film and the first contact portion.
ル膜を形成する工程、A step of forming a film, (ホ)第1接触部のバリアメタル膜上に、バリアメタルプ(E) On the barrier metal film of the first contact part, the barrier metal film
ロテクタを形成する工程、Forming the protector, (ヘ)バリアメタルプロテクタをマスクとして、バリアメ(F) Barrier metal protector is used as a mask.
タル膜をエッチングする工程、A step of etching the Tal film, (ト)バリアメタルプロテクタとキャップゲート酸化膜上(G) On barrier metal protector and cap gate oxide film
に第2絶縁膜を形成する工程、Forming a second insulating film on the (チ)第2絶縁膜上に第3絶縁膜を形成する工程、(H) a step of forming a third insulating film on the second insulating film, (リ)第1接触部のバリアメタル膜を露出させるため、第(I) In order to expose the barrier metal film of the first contact portion,
1接触部に対応する第3絶縁膜、第2絶縁膜、バリアメThe third insulating film, the second insulating film, and the barrier film corresponding to one contact portion.
タルプロテクタをエッチングして、第2接触部を形成すEtch the tal protector to form the second contact
る工程。Process.
トホールの形成方法。Method of forming towhole. (イ)半導体基板上にゲート酸化膜、ゲート用ポリシリコ(B) Gate oxide film on the semiconductor substrate, polysilicon for gate
ン膜、キャップゲート酸化膜を順次積層する工程、A step of sequentially depositing a cap film and a cap gate oxide film, (ロ)ゲート電極パターンを形成するために、ホトリソグ(B) In order to form the gate electrode pattern, photolithography
ラフィ法を用いて、ゲート酸化膜、ポリシリコン膜、キUsing the Luffy method, the gate oxide film, polysilicon film, and
ャップゲートをエッチングして、基板を露出させる工A process to expose the substrate by etching the cap gate.
程、、、 (ハ)イオン注入及び熱拡散によって、半導体基板の露出(C) Exposure of semiconductor substrate by ion implantation and thermal diffusion
部分にソース/ドレイSauce / dray in part ン接合を形成する工程、Process of forming a junction, (ニ)ゲート電極の側面及びソース/ドレイン接合の一部(D) Side of gate electrode and part of source / drain junction
領域上に酸化膜側壁スペーサを形成する工程、Forming an oxide film side wall spacer on the region, (ホ)キャップゲート酸化膜、ソース/ドレイン接合、酸(E) Cap gate oxide film, source / drain junction, acid
化膜側壁スペーサ上にバリヤメタル膜を堆積する工程、Depositing a barrier metal film on the oxide film sidewall spacer, (ヘ)バリヤメタル膜上に第1絶縁膜を堆積する工程、(F) a step of depositing a first insulating film on the barrier metal film, (ト)第1絶縁膜がソース/ドレイン接合領域のバリアメ(G) The first insulating film is a barrier film in the source / drain junction region.
タル膜を十分に被覆するように、ホトリソグラフィ法をThe photolithography method is used so that the Ta film is sufficiently covered.
用いて第1絶縁膜をエッチングして、バリアメタルプロEtch the first insulating film using
テクタを形成する工程、The step of forming the tector, (チ)バリアメタルプロテクタをマスクとして、バリアメ(H) Using the barrier metal protector as a mask,
タル膜をエッチングする工程、A step of etching the Tal film, (リ)バリアメタルプロテクタとキャップゲート酸化膜上(B) Barrier metal protector and cap gate oxide film
に第2絶縁膜を形成する工程、Forming a second insulating film on the (ヌ)第2絶縁膜上に第3絶縁膜を形成する工程、(E) A step of forming a third insulating film on the second insulating film, (ル)ソース/ドレイン接合領域のバリアメタルを露出さ(L) Exposing the barrier metal in the source / drain junction area
せるため、ソース/ドレイン接合領域に対応する第3絶The third insulation layer corresponding to the source / drain junction region.
縁膜、第2絶縁膜、バリアメタルプロテクタをエッチンEtching the edge film, second insulating film, and barrier metal protector
グして、接触部を形成する工程。And forming a contact portion.
ことを特徴とする請求項2記載のコンタクトホールの形The shape of the contact hole according to claim 2, wherein
成方法。How to do it.
ことを特徴とする請求項2記載のコンタクトホールの形The shape of the contact hole according to claim 2, wherein
成方法。How to do it.
とを特徴とする請求項2記載のコンタクトホールの形成The formation of the contact hole according to claim 2,
方法。Method.
って堆積されたバリアメタルであることを特徴とする請Contractor characterized by barrier metal deposited by
求項2記載のコンタクトホールの形成方法。The method for forming a contact hole according to claim 2.
とを特徴とする請求項2記載のコンタクトホールの形成The formation of the contact hole according to claim 2,
方法。Method. ビットラインを形成する工程、Forming a bit line, キャパシタを形成する工程、A step of forming a capacitor, 絶縁膜を堆積し、平坦化する工程。A step of depositing and planarizing an insulating film.
OO 22 の何れかからなることを特徴とする請求項2記載のコ3. The method according to claim 2, characterized in that
ンタクトホールの形成方法。Contact hole formation method.
第2、第3の絶縁膜を平坦化することを特徴とする請求The second and third insulating films are flattened.
項2記載のコンタクトホールの形成方法。Item 2. A method of forming a contact hole according to Item 2.
工程が下記工程を含むことを特徴とする請求項2記載のThe process according to claim 2, wherein the process includes the following steps.
コンタクトホールの形成方法。第2の絶縁膜が露出するMethod of forming contact hole. The second insulating film is exposed
まで、第3の絶縁膜を異方性エッチングする工程、バリUp to the step of anisotropically etching the third insulating film,
アメタル層をエッチングストップ層として、第2の絶縁Second insulation using the ametal layer as an etching stop layer
膜及びバイアメタルプロテクタをエッチングする工程。Etching the film and the via metal protector.
タをウェットエッチングによってエッチングすることをThe wet etching of the
特徴とする請求項10記載のコンタクトホールの形成方The method of forming a contact hole according to claim 10.
法。Law.
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